哈工大无线定位原理与技术实验报告.doc

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1、无线电定位原理与技术实验报告课程名称：无线电定位原理与应用院系：电子工程系班级：1305203姓名：黄晓明、大头光学号：指导教师：张云实验时间：12周周二，13周周二实验成绩：电信学院21实验一调频法测距实验2.1实验要求1.掌握调频法测距原理2.利用给定的仿真信号通过MATLAB编程计算线性调频信号的参数（带宽，中心频率，时宽，调频斜率）并计算目标的距离。2.2线性调频脉冲测距实验雷达发射的连续线性调频信号与目标反射回波如图2-2所示图2-1线性调频信号与反射回波反射回波相对于发射的线性调频信号产生了固定时延或固定频差。假设目标处于静止

2、状态，总的频偏为（2.1）根据该式可以反推出距离R。图1线性调频信号与反射回波时域图21图2混频后频谱图图321根据公式(2.2)解得R=750m，与5us延迟一致。积化和差公式：(2.3)21实验二连续波雷达测速实验3.1实验要求1.掌握雷达测速原理。2.了解连续波雷达测速实验仪器原理及使用。3.采集运动物体回波数据，并在PC机使用Matlab对实验数据进行分析。4.使用Matlab对实验数据进行分析，得到回波多普勒频率和目标速度。3.2雷达测速原理（如果）图3-1多普勒效应3.2连续波雷达测速实验仪器图3-2连续波雷达测速实验仪器原理

3、框图21图3-3连续波雷达内部原理图图3-4测速雷达与采集板3.3IQ正交双通道图3-5IQ正交双通道处理21积化和差公式如下：(3.1)所以信号格式(3.2)I路信号相位领先Q路信号π/2。测速雷达给出的数据为混频后的多普勒频率I，Q双通道数据。利用复信号傅里叶变换可以得到单边的频谱。并通过多普勒频率的计算公式逆推出物体的运动速度。3.4实验过程1.采集了一组数据，采样频率为2048Hz。2.从数据中选取波形较好的512点，做出时域波形与频谱，并求出目标速度。其中，雷达发射波频率为24.15GHz。信号采集界面如下：图3-6雷达数据采集

4、界面选取一段回波进行matlab数据分析：21图1图221图3图4213.5实验代码a=importdata('HXM.txt');I=a(1:512,1);%分别从a中取出第一列和第二列数据Q=a(1:512,2);figure(1);plot(0:1/2048:511/2048,I);%采样频率为2048Hz,取512个点title('I路信号');%由此确定横轴坐标以及间隔xlabel('时间/s');ylabel('幅度');figure(2);plot(0:1/2048:511/2048,Q);title('Q路信号');xla

5、bel('时间/s');ylabel('幅度');S=I-j*Q;b=fft(S);b(1)=0;%因为存在直流分量，所以要将零频处的c=abs(fftshift(b));%值置零[value,position]=max(c)%进行归一化d=c/value;figure(3);plot(-1024:2048/512:1024-4,d);title('雷达测速数据处理结果');xlabel('频率/Hz');ylabel('归一化幅度');f=-52%由归一化幅度图中得到多普勒频率，利lan=3*10^8/(24.15*10^9)%用公式求

6、解速度，速度为负说明采用v=f*lan/2%的数据段是手离开雷达时测得的数据3.5实验结果雷达载波波长：多普勒频率：速度：21利用雷达测得的数据共有两列，一列作为I路数据，见图2，一列作为Q路数据，见图1。对这两列数据表示成的复信号做傅里叶变换，所得的结果在零频处有一个冲激，如图3。因为信号的均值不为零，存在直流分量。因此要去掉直流分量，令信号的频谱在该处为零即可。然后进行归一化，得到归一化幅度图，见图4。利用光标取得多普勒频率为-52Hz，由相关公式求解得到速度为0.3230m/s，负号代表测速时手正在离开雷达。21实验三线调频信号及匹

7、配滤波仿真实验3.1实验要求自己设计系统函数对给定的信号进行匹配滤波信号频率：0-10Mhz；信号时长：10us采样率：40Mhz复线性调频信号格式：exp(1j*2*pi*(f0*t+0.5*k*t.^2));k为调频斜率f0为起始频率。a.根据上文给定的信号参数自行构造和系统响应函数b.画出参考函数频谱。c.画出匹配滤波后时域图像，分析脉冲位置与系统函数t0的关系d.标出时域图像的主旁瓣比。3.1.1实验原理线调频信号谱分析线调频（LFM）信号时域表达式：式中：是矩形函数，k是调频斜率，并且与调制频偏的关系是：T为时域波形宽度，简称时

8、宽；为调频范围。简称频宽。为时宽带宽积，是线性调频信号一个很重要的参数。LFM信号的频谱近似为：近似程度取决于时宽带宽积D，D越大，近似程度越高，即频谱越接近于矩形。线调频信号匹配滤波雷达发射